“天然气水合物处理技术”混合教学多维考核的教学实践

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　　[摘 要] 文章基于中国石油大学（北京）油气储运工程系“天然气水合物处理技术”混合教学多维考核的教学实践为例，以培育具备分析与解决油气储运工程过程中出现的水合物相关复杂问题能力的工程技术人才为目标，通过借助“雨课堂”智慧教学工具的课堂讲授、各类“工程”案例及热点议题的分组研讨、i-Labx虚拟实验平台海底水下生产系统《水合物生成与消除》实验的强化锻炼，以多手段实施“以学生为中心”的混合教学和多维考核，同时通过网络教学平台课程门户网站的线上学习资源，结合微信实时互动交流，全面充分调动学生的自主学习能力，从而提升学生解决复杂工程问题的能力。本课程教学实践可为工科类高校相关课程，开展混合教学和多维考核提供借鉴与思考。
　　[关键词] 雨课堂;网络教学平台;课堂研讨;虚拟实验;混合教学;多维考核
　　[基金项目] 2018年中国石油大学（北京）教材建设项目“《天然气水合物处理技术》”;2019年中国石油大学（北京）金课建设项目“线上线下混合金课之《油气集输》”;2019年中国石油大学（北京）虚拟仿真平台建设项目“海底油气管道输送系统流动保障虚拟仿真实验平台建设”
　　[作者简介] 史博会（1984—），女，河北人，工学博士，副教授，研究方向为油气储运工程;梁永图（1971—），男，河北人，工学博士，教授，研究方向为油气储运工程;宫 敬（1962—），女，辽宁人，工学博士，教授，研究方向为油气储运工程。
　　[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）39-0318-03    [收稿日期] 2020-04-16
　　 大规模开放在线课程推动了21世纪教育教学的数字化、网路化、智能化、全球化进程[1]。迫使高校教育教学工作，必须思考如何改变以往填鸭式教学的陈旧方式，吸引学生们在有限的课堂教学中，将多种新型的教学方式相结合，以提高学生的学习效率，以期最终实现学以致用的目的。李逢庆[2]对混合式教学的概念界定，给出了这样的定义：“混合式教学是指在适当的时间，通过应用适当的媒体技术，提供与适当的学习环境相契合的资源和活动，让适当的学生形成适当的能力，从而取得最优化教学效果的教学方式。”
　　本文就“天然气水合物处理技术”这样一门专业性强的工科拓展选修课为例，将本课程开展的以“雨课堂”[3]、网络教学平台、课堂讲授与研讨、微信互动交流群等多种方式相结合，进行教学设计与教学实施，来体现混合式教学的精神实质。通过从混合式教学目标与总体思路、智慧网络教学技术的运用、调动学生自主学习形式的分析及教学效果的评估等方面进行总结、研究。文章的研究可为高校教师开展混合式教学、翻转课堂教学等提供一定的借鉴意义。
　　一、开展混合式教学的目标
　　“天然气水合物处理技术”课程是面向油气储运工程开设的专业拓展选修课，可为油气储运工程从业人员拓展天然氣水合物处理技术的专业深度与广度，是具有鲜明专业背景特色的选修课程之一。课程目标是：通过将天然气水合物基础概念理论与工程实际问题相结合，采用传统讲授与学生讨论分析相结合的方式，借助雨课堂、网络教学平台等多种形式，使学生熟练掌握天然气水合物基础理论与专业知识，培养学生解决油气储运工程领域天然气水合物相关复杂工程问题的能力，达到学以致用的目的。
　　本课程开展混合式教学，可更好地实现对学生知识掌握程度的了解，可更好地培养学生解决油气储运工程领域复杂工程问题的解决，可更好地实现课程的总目标。混合式教学最终可以全面激发学生的求知欲，充分调动学生的课堂参与性，更能有效地促进学生课下研讨学习的自主性。
　　二、混合式教学总体思路
　　作为一门专业拓展选修课，尽管课程内容专业性强，但是天然气水合物作为热点的能源词汇，特别是在2017年中国首次是试开采天然气水合物获得的成功之后，2020年我国二次试采再次取得成功，如此通过各种媒介渠道的报道，使得同学们对天然气水合物有了初步的了解。对于如何上好这门课程，在科普基本概念，强化专业知识的同时，又不乏趣味性，是本门课程开展混合式教学的重要任务。
　　不同于在线与线下交互教学的SPOC模式[4]，本门课程的混合模式在于搭载“雨课堂”的互动式教学，基于网络教学平台发布教学资源，将传统教师课堂讲授与学生分组学习课堂研讨交流相结合，实时的微信群交流平台，最终实现选用适当的混合模式，以获得最优的教学效果。
　　三、“雨课堂”互动教学环节设计
　　“雨课堂”是一个智慧教学工具，其功能强大，可以将前沿的信息技术，包括云计算、移动互联网和数据挖掘等融入的课堂教学中[3]。让教师在课堂中教（PPT演示）与学生的学（手机微信），通过最为熟悉的应用平台，让教学过程更具有互动性，让教学效果信息的获取更加直观[5，6]。“雨课堂”可实现课前预习，课上互动，课后答疑及长久信息留存等功能。
　　具体的教学实施过程中，课堂上的幻灯片，可以逐页发送到学生微信端。学生不用疲于拍照和抄写，而将侧重于老师讲授的具体知识。同学们，还可以对老师讲解不清楚的幻灯片，标注“不懂”。根据这些信息，可以随具体情况确定课程重点复习内容。
　　随堂测试，不论是对知识点的复习，还是对重点内容的巩固，都有助于老师对学生知识掌握程度的快速了解。特别是对于大家生涩难懂的知识，表现为正确率不高的题目，在教学过程中可以随时调整教学时间安排，增加对相关内容的着重讲解。这充分体现了，通过智慧教学手段获取实时测试结果信息的价值。
　　课后小结中，课堂人数，学生数据，习题数据，课件数据，教学内容，教学设计与备忘。每个栏目的设计，都使得智慧教学工具的数据挖掘能力得以良好体现。面向教学的全景式数据记录，可以为师生个性化的分析已经发生的教学过程，客观深入地了解教学现状，以便积极主动地为未来的安排教学过程，提供科学的决策依据。此外，对于“雨课堂”弹幕式的讨论功能，在本门课程的教学过程中，经常作为我们课间5分钟的互动环节。各种信息均可以畅所欲言，哪怕只是打个招呼，都可以使得本来就沉闷的课堂5分钟，活跃起来。这不仅增加了课堂的时尚感，拉近了师生之间的心理距离，而且促进了大家的相互了解与互动。 　　正是由于“雨课堂”这样一个让学生们在课堂上沉迷于手机游戏、微信等其他影响课堂教学的因素中脱离出来。老师不定期随时限时1分钟的随堂答题过程，让学生们不得不专注于“雨课堂”，否则就会出现时间来不及，没有答题，课堂测试成绩为零成为问题预警学生的危险。当然，更多的学生会积极的成为答题小能手，更加开心于老师通过红包形式给予的奖励。尽管金额有限，排名靠前拿到好成绩的同学，都说如同幼孩时代拿到了老师奖励的小红花一样兴奋。在本门课程的“雨课堂”互动教学设计中，借助于移动互联网和大数据分析的技术手段，这种混合式教学的新型模式值得大家参考与借鉴。这正是一种“互联网+黑板+移动终端”的新型教学模式[7]。
　　四、网络教学平台发布教学资源
　　除了通过“雨课堂”的形式推送课件到学生的微信端外，本课程还依托中国石油大学（北京）网络教学平台建设，建立了《天然气水合物处理技术》课程门户。学生们，可以通过该网站，对本门课程的基本简介、教学方法及参考教材有初步的了解，方便进行章节预习、学习与复习。此外，有关本门课程所有重要的教学资源文件，包括课件和讲义等，均可通过该门户网站下载学习。此外，将与课程相关的新闻资料、专业书籍、视频资源，发布分享到课程网络门户中，可以极大的激发学生们对本门课程的学习兴趣，拓展学生们学习的广度与深度。本课程门户，截止2020年4月，课程门户访问数多达超过27000多次，足可以体现该平台深得学生们的喜欢。资源的分享，不再单纯以直接拷贝和邮件发送的形式，让学习资源的获取更加的网络化，数字化，时尚化，拉近了与学生们的距离。
　　将网络教学平台作为线上的教学环节，与线下的“雨课堂”互动教学，实现更好的融合。这样的混合式教学模式则将更加具有技术先进行，通过数据的分析与挖掘，实现科学地教与学，更好地多维度评价学生的学习效果。
　　五、学生分组学习课堂研讨交流
　　天然气水合物的研究，作为热点前沿问题，一直备受学术与工业界的关注。为了拓展学生们的国际视野，将通过本门课程所学到的学术英语学以致用。本课程在学生们在上课之初，就布置学期结束要完成的“分组学习及研讨”题目。以2017年国际水合物会议四个核心议题，作为本门课程学习资源。
　　分组学习及研讨的要求与安排如下：利用两周时间分组并完成选题，每个小组选择一篇最有兴趣的2017年国际水合物会议中发表的文章，用一个月的课余时间完成阅读，小组共同完成一个限时的幻灯片演示演讲，每位小组成员单独提交一份阅读心得总结。这样，就可以通过自主调研分析和团队协作交流，让学生们锻炼撰写报告、陈述发言，清晰表达的能力，并提高学生能在一定国际化视野的情境中进行专业学术讨论的技能。此外，为了更好的对学生的研讨情况进行评价，采取老师评价与小组互评相结合的方式。
　　在课程结束前的最后一次课，进行分组研讨。在各组汇报之前，为了能够达到更好的讨论和汇报效果。在汇报日之前，我对各个小组提交的演示文稿进行逐一分析与指导是重要的一环。对于每个组，从汇报格式、逻辑、内容准确性、布置排版、汇报时间等多角度给予分析评价，并提出了修改完善意见。汇报过程中，学生專注投入，讨论的问题，围绕课堂知识，有扩展有延伸。
　　六、微信群交流学习平台
　　在上课之初，我们就建立了本课程的学习交流群，通过同学之间相互的邀请来加入进来。在汇报自主学习阶段，同学们会根据所选择的文章，借助网络平台的资源开展独立学习。对于不懂的难懂的学术困惑，可以通过微信平台与我直接沟通，大家也可以共同讨论分析。对于共性的问题，我会采取语音讲授和文字讲解相结合的形式来完成。对于个性的问题，还可以通过面对面的形式来完成。微信群这样的一个交流平台，将课程的答疑不仅仅局限于课后，课间和固定的答疑室。随时随地，实时的信息沟通，让老师与学生们毫无距离感。
　　七、教学效果评估
　　课程结束后，汇总分析学生的成绩。借助“雨课堂”强大的数据分析技术，可以直接获取学生随堂测试与出勤情况数据。章节总结作业的情况，可以得知同学们对于关键知识点的总结基本上能做到全覆盖。通过这样的一个强制总结学习要点的要求，让大多数同学能够有温故知新的好习惯，从而强化了课堂教授知识在课下的学习与吸收。分组学习及研讨成绩，以小组互评和教师评分为基础，最终获得14个小组每组的百分制平均成绩。从课堂汇报效果以及大家的最终成绩来分析，学生们的从中获得的收益很大，锻炼了团队协作，自主学习，汇报总结，演讲表达等多种能力。期末考试内容，涉及了基本概念、基本理论、综合性题目。考察重点是天然气水合物的基本原理、工程应用实践及综合，使学生在分别学习各个知识点的过程中始终注意到知识点之间的密切联系，从而能够灵活掌握天然气水合物处理的基础知识和应用。汇总本年度学生期末成绩与上一年的未开展混合式教学的学习成绩比较，如图1所示。从中可以看成，混合式教学模式，对于学生掌握知识，锻炼能力，均较常规讲授式教学，有较好的提升。
　　八、结论
　　通过开展一门24学时的选修课“天然气水合物处理技术”课程混合式教学的实践与评估分析，使得学生在教学过程中，有认同感，知识得到了拓展，能力得到了提高。在混合教学模式中，采用了多教学手段，融合多技术讲授，运用多智慧教学，通过多形式考核，加之多平台交流。具体而言，运用“雨课堂”开展互动教学设计，通过“网路教学平台”发布教学资源与信息，布置具有挑战性的分组讨论学习任务，并通过多渠道与学生交流，使得课程的教学评估无论从学生成绩的提高上，还是学生匿名的评价上都得到了很好的效果。
　　参考文献
　　[1]陈吉荣.国外慕课研究最新发展评述[J].外语教学与研究（外国语文双月刊），2016（1）：118-127.
　　[2]李逢庆.混合式教学的理论基础与教学设计[J].现代教育技术，2016（9）：18-24.
　　[3]王帅国.雨课堂：移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术，2017（5）：26-32.
　　[4]陈然，杨成.SPOC混合学习模式设计研究[J].中国远程教育，2015（5）：42-47，67.
　　[5]邓亮.基于“雨课堂”混合式教学模式设计与实践[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2017（2）：105-108.
　　[6]徐盛夏.教学方式与时俱进：“雨课堂”教学[J].教育现代化，2016（11）：191-192.
　　[7]夏鲁惠.教学信息化必须面向教改实际[N].光明日报，2016-7-26.
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